Untersuchung der Streuung der lokalen fraktalen Dimension als neuer Bildmarker zur Altersbestimmung in der Rechtsmedizin

Abstract

Die Altersbestimmung von humanen Proben ist besonders für die Anthropologie und forensische Medizin von hoher Relevanz. In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue Methodik zur Altersbestimmung betrachtet, die anhand von radiologischem Bildmaterial menschlicher Kalotten von Leichnamen aus der Rechtsmedizin durchgeführt wurde. Die radiologische Untersuchung des humanen Knochenmaterials wurde mit einem hochauflösendem VCT durchgeführt. Ziel war es einen potentiellen Bildmarker zu evaluieren, anhand dessen man eine Methodik zur Altersbestimmung entwickeln oder verbessern kann. Hierbei wurde die Streuung der lokalen fraktalen Dimensionswerte Dl als morphologischer Klassifizierungs-Parameter untersucht. Retrospektiv betrachtet wurden von insgesamt 341 Schädelkalotten, 317 Kalotten erwachsener Personen (112 weiblich, 205 männlich). Aufgrund der kleinen Anzahl der unter 20-Jährigen Probanden (24 Kalotten) wurde auf deren Auswertung verzichtet. Ferner wurden 100 verschiedene numerisch konstruierte Fraktale selbst erstellt. Die MR-Analyse wurde angewandt, um sowohl die fraktale Dimension, als auch die Streuung von Dl des humanen Probenmaterials und der eigens konstruierten Fraktale zu bestimmen. Die Daten der Proben wurden getrennt nach frontalem und okzipitalem Anteil der Kalotten, sowie separat nach Geschlecht evaluiert. Anschließend wurden die Werte für die Korrelationen zwischen dem Alter und der fraktalen Dimension sowie den Werten für die Streuung der lokalen fraktalen Dimension Dl ermittelt. Die Daten der Kalottenhälften lieferten weder bei den weiblichen, noch bei den männlichen Leichen brauchbare Ergebnisse für den untersuchten Bildmarker im Rahmen einer Altersklassifikation. Die Korrelationskoeffizienten nach Pearson und Spearman ergaben Werte zwischen -0,064 und 0,051 bei den weiblichen und -0,011 und 0,145 bei den männlichen Probanden. Um eine mögliche Korrelation bei den numerisch konstruierten Fraktalen hinsichtlich ihrer Morphologie betrachten zu können, wurden diese aufsteigend ihrer Werte für die Streuung der lokalen fraktalen Dimension Dl sortiert und abgebildet. Ebenso wie bei den Kalottenhälften ließ sich aus den konstruierten Fraktalen keine Systematik hinsichtlich der Streuwerte erkennen. Aufgrund der nicht erkennbaren Korrelationen eignet sich der in der vorliegenden Arbeit evaluierte Bildmarker nicht zur Altersbestimmung. Eine Optimierung oder Kombination mit anderen Methoden erscheint nicht sinnvoll und liefert keinen neuen Ansatz. The age-estimation of human specimen is a relevant issue of anthropology and forensic medicine. In this study, a new method for age-estimation was investigated, which was based on radiological images of human skullcaps from a forensic medicine datacollection. The radiological investigation was carried out with a high-resolution computed tomography scanner. The objective was to evaluate a potential imagemarker that could be used to develop or improve existing age-estimation methods. Here, the scattering of the local fractal dimension values Dl as a morphological classification parameter was investigated. Three hundred seventeen adult skullcaps (112 female, 205 male) have been investigated out of the 341 datasets of the complete skull-collection. The group of skullcaps from subjects below 20 years of age (24 skullcaps) was excluded, due to their limited frequency. Additionally, 100 different numerically constructed fractals were generated. The mass-radius-method was used to determine the fractal dimension and the scattering of the local fractal dimension values Dl of the human specimens and also of the numerically generated fractals. The data of the human specimens was evaluated separately for the frontal and occipital parts of the skullcaps, as well as it was separately investigated by sex. The values of correlations between age and fractal dimension and between age and the values of the scattering of the local fractal dimension Dl were investigated. The data of the skullcaps, neither of the female nor the male persons, showed useful results with respect to an age-estimation. The correlation coefficients of Pearson and Spearman were between -0.064 and 0.051 for the female and -0.011 and 0.145 for the male specimen. In order to consider a possible correlation of the numerically constructed fractals according to their morphology, their values for the scattering of the local fractal dimension Dl were sorted and plotted in ascending order. Similar to the skullcaps, it was not possible to determine a systematic between the value of the scattering of the local fractal dimension D1 and the morphology of the constructed fractals. Due to the missing correlations, the image marker evaluated in the present study is not suitable as an age estimation method. An optimization or combination with other methods seems to be unreasonable and does, hence, not provide a new aging approach.